霍金辐射 霍金辐射是霍金在哪一年提出来的
作者:admin 发布时间:2023-04-09 12:09:45 分类:解惑 浏览:108
霍金辐射是霍金在哪一年提出来的
导语:霍金辐射是霍金在哪一年提出来的?1972年。霍金辐射,是一种关于黑洞的理论。其要旨是:黑洞会放出黑体辐射,这是由斯蒂芬·霍金在1972年建立它的数学模型的。霍金辐射的理论能说明如何降低黑洞的质量而导致黑洞蒸散的现象。霍金表示:“黑洞有出去的路”。根据量子力学推断这些进入黑洞的物质依然会保持完好,但是广义相对论则表示这些物质则会被黑洞强大的引力所摧毁,这也成为了科学家数十年来的一个难题--黑洞信息悖论(Information Paradox)。
霍金辐射是霍金在哪一年提出来的
霍金辐射,是一种关于黑洞的理论。其要旨是:黑洞会放出黑体辐射,这是由斯蒂芬·霍金在1972年建立它的数学模型的。霍金辐射的理论能说明如何降低黑洞的质量而导致黑洞蒸散的现象。
霍金辐射(有时也称为贝肯斯坦·霍金辐射 Bekenstein-Hawking radiation)是由英国物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)所提出的解释有关黑洞热力学性能的理论预测。
一般我们认为,光线是不能从黑洞中逃脱出来的,所以从黑洞中制取激光看起来有悖直觉。但从理论上讲,应该会有一些粒子从黑洞的事件视界(event horizon)辐射出来,这就是著名的“霍金辐射”(1974年由霍金预言,但迄今仍没有观测到) 。
根据霍金的新理论,在信息被吸进黑洞之后并不会永久的停留在黑洞内部,部分信息可能会进入不同的维度,但是部分信息可能依然会呆在黑洞内。霍金表示:“黑洞有出去的路”。根据量子力学推断这些进入黑洞的物质依然会保持完好,但是广义相对论则表示这些物质则会被黑洞强大的引力所摧毁,这也成为了科学家数十年来的一个难题--黑洞信息悖论(Information Paradox)。
在会议开始的时候,他说道:“宇宙中并没有黑洞。”他表示从理论上来说在宇宙中不存在连光都永久无法逃脱的黑洞,他在会议中的演讲题目为“黑洞信息悖论和 天气预测”。霍金的新理论尝试去解决这个难题,他说道:“我认为这些物质事实上并未真的如人们想象的进入黑洞,而且存储在黑洞的边缘,这些物质可以通过黑洞发布的辐射进行逃逸,回到我们的宇宙或者去另一个平行宇宙。”
……
根据发表在《Nature Physics》上的研究报告,研究人员用超冷流体诱捕声波创造出黑洞模拟。类似的黑洞模拟可能有朝一日能解决黑洞信息悖论。
……
利用超冷流体将声波困住,以色列科学家在实验室中创造出了一个能发出霍金辐射的类黑洞。所谓霍金辐射,就是预测中的因量子力学效应而能够逃脱黑洞的粒子。这项发表在《自然·物理学》杂志上的重要成果有朝一日可望帮助解决黑洞“信息悖论”问题——物理学家斯蒂芬·霍金40年前预言,黑洞并不是全黑的,有少量的辐射能够摆脱黑洞的强大引力,问题由此产生:编码在辐射中的信息是否也能一并逃脱?
量子理论认为,能量的大幅波动可能会在瞬间发生,这意味着宇宙真空并不空,而是会发生涨落,在瞬间凭空产生一对正反虚粒子,然后又彼此湮灭,瞬间消失,以符合能量守恒。如果粒子—反粒子对正好出现在黑洞视界(即黑洞的边缘)附近,又将如何?
黑洞一向以“只进不出”著称,引力强大到连光都无从逃脱。但按照霍金的推想,粒子对除了一起湮灭,或者一起落入黑洞,也可能存在第三种情况:粒子对发生了分离,一个被吸进黑洞,另一个却以霍金辐射的方式逃逸出来。在外界看,这就像黑洞发射粒子一样,这一理论也在很大程度上改变了人们对于黑洞的认知。
不过,天体物理学家至今尚未检测到宇宙黑洞所发出的霍金辐射。而另一种验证霍金理论的方法,就是在实验室中模拟视界。
为此,以色列理工学院物理学家杰夫·斯坦豪尔带领团队开始了实验室研究。据《自然》杂志网站近日报道,他们将一团铷原子冷却到比绝对零度高出不到10亿分之一摄氏度,在这样的低温下,铷原子紧密排列,表现得如同一个单一的、流动的量子物体,让研究人员更易操控。低温也确保这种玻色—爱因斯坦凝聚态的流体能够提供一个无声的介质,让量子波动产生的声波从中通过。
接下来,斯坦豪尔利用激光操控超冷流体,使其速度快于音速。就像游泳的人在水中对抗着强大的水流,声波也要逆着流体的方向前进,如同被“困住”一样。超冷流体也因此变成了一个万有引力视界的替代物。
在实验室真空中,一道突然出现的声波和一道突然消失的声波,正好可以模拟真空宇宙里的粒子—反粒子对。而那些跨越这个声音视界的声波对,就相当于在演示霍金辐射。为了将这些声波放大到足以被探测器捕捉到,斯坦豪尔在第一个声音视界内建立了第二个声音视界,同时调整超冷流体,使声波不能通过第二个视界并被反弹回来。由于声波反复撞击外围的第一个视界,更多的声波对被创造出来,从而将霍金辐射放大到可被检测的水平。
有些研究人员认为,这个让斯坦豪尔耗时5年才完善的实验室模型到底有多接近于模拟霍金辐射,目前还不清楚。虽然斯坦豪尔对声波进行了放大,但他只检测到了辐射的一个频率,因而无法肯定其是否拥有预测中的真正的霍金辐射所拥有的不同频率强度。斯坦豪尔目前正在改进技术,以便无需放大声波辐射就能研究他的人造黑洞,进而探讨黑洞“信息悖论”问题。
这项研究也有助于物理学家在不相容的量子理论与万有引力之间取得协调,万有引力是自然界中唯一没有被量子力学理论框架规范的力。霍金辐射是量子力学和广义相对论相结合的产物,而一个人造黑洞有可能为研究如何让二者“联姻”提供一个机会。
英国赫瑞瓦特大学实验物理学家丹尼尔·法乔称,斯坦豪尔的研究“可能是最强大、最明确的证据”,表明实验室模型可以在广义相对论和量子力学之间模拟现象。2010年,法乔的团队报告说,他们探测到了与霍金辐射类似的现象,但此后又承认他们看到的其实是另一种不同的现象。
美国马里兰大学物理学家泰德·雅各布森在1999年就指出,类霍金辐射现象可在实验室中被观察到,但他表示,到目前为止,利用声音实验来了解黑洞仍然是“没影儿的事”。在雅各布森看来,这项新实验的价值在于探索超冷原子的物理现象。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的理论物理学家威廉·昂鲁认为,即使这种声波辐射无法完美匹配霍金辐射,但在探测霍金辐射方面,“它是最接近的”。
……
黑洞理论创始人之一史蒂芬·霍金发表论文称,黑洞是不存在的,不过“灰洞”的确存在
黑洞不存在?开玩笑的吧。不过,这话既然出自黑洞理论创始人之一史蒂芬·霍金之口,就得认真听了。
据《自然》24日报道,霍金在22日发表论文承认,黑洞其实是不存在的,不过“灰洞”的确存在。
在这篇名为《黑洞的信息保存与气象预报》的论文中,霍金指出,由于找不到黑洞的边界,因此黑洞是不存在的。
黑洞的边界又称“视界”。经典黑洞理论认为,黑洞外的物质和辐射可以通过视界进入黑洞内部,而黑洞内的任何物质和辐射均不能穿出视界。
霍金的最新“灰洞”理论认为,物质和能量在被黑洞困住一段时间以后,又会被重新释放到宇宙中。
霍金在论文中承认,自己最初有关视界的认识是有缺陷的,光线其实是可以穿越视界的。当光线逃离黑洞核心时,它的运动就像人在跑步机上奔跑一样,慢慢地通过向外辐射而收缩。
“经典黑洞理论认为,任何物质和辐射都不能逃离黑洞,而量子力学理论表明,能量和信息是可以从黑洞中逃离出来的。”
此前研究人员猜测过,假如一位倒霉的宇航员不幸落入黑洞将是什么情景。
长久以来,物理学家以相对论为基础,默认宇航员会毫不知情地落入黑洞,在黑洞核心奇点处灰飞烟灭。后来又有科学家根据量子理论提出新的见解,认为黑洞的视界是一块类似“火墙”的高能区域,会把掉进去的宇航员直接烧焦。
霍金理论的核心内容是,量子在黑洞周围造成剧烈的时空波动,所以像“火墙”一样的边界根本不可能存在。
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